Водопроводные очистные сооружения. 2

Пермский  государственный технический университет

Строительный  факультет

Кафедра водоснабжения и канализации 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

Водопроводные очистные сооружения 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент гр.ВВ-07-2

Симонова  Т.С.

Проверил  преподаватель

Новиков С.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пермь 2011 г.

 

     _{Содержание} 

1. Исходные  данные (вариант № 42)………………………………………………………..2
2. Выбор метода обработки воды и состава очистных сооружений……………………...3
3. Определение расчетной производительности очистной станции……………………..3
4. Реагентное хозяйство………………………………………………………………….….4
5. Расчет растворных и расходных баков…………………………………………...……...5
6. Расчет воздуходувок…………………………………………………………………...….6
7. Склад реагентов…………………………………………………………………….......…7
8. Смесительные устройства……………………………………………………..…….……7
9. Расчёт входной камеры…………………………………………………………….……..9
10. Камеры хлопьеобразования…………………………………………………………..…10
11. Расчёт горизонтального отстойника……………………………………………………11
12. Расчет скорых фильтров……………………………………………………………….....13

     12.1 Расчёт распределительной системы  фильтра……………………………………...14

     12.2 Расчёт устройств для сбора  и отвода воды при промывке  фильтра………..……15

     12.3. Определение потерь напора в  фильтре при его промывке………………..…..…16

     12.4. Определение потерь напора в  скорых фильтрах……………………………..…..17

13. Песковое хозяйство………………………………………………………………….…..19
14. Песколовки…………………………………………………………………………..……20
15. Отстойники промывных вод………….………………………………………………….22
16. Обработка промывных вод и осадка…………………………………………..……..….24
17. Обеззараживание воды……………………………………………………………...……26
18. Расчёт шайбового смесителя………………………………………………………..…...27
19. Расчёт резервуара чистой воды (РЧВ)…………………………………………………..28
20. Подсобные и вспомогательные помещения и сооружения очистной станции………29
21. Библиографический список……………………………………………………..……….30

 
 

 

1. Исходные  данные (вариант №42)

 

2. Полезная производительность – 44000 м³/сут.
3. Запах в баллах - 2

3. Прозрачность по шрифту – 3,5.

4. Цветность в градусах по платиново-кобальтовой шкале – 180.

5. Взвешенные вещества – 900 мг/л.

6. Реакция рН – 6,7.

7. Щелочность – 1,9 мг/л.

8. Жесткость общая – 1,9 мг*экв/л.

10. Сухой остаток – 584 мг/л.

11. Кальций – 85 мг/л.

12. Магний – 21,4 мг/л.

13. Железо общее – 0,15 мг/л.

14. Хлориды – 90 мг/л.

15. Сульфаты – 115 мг/л.

Нитриты – 0,1 мг/л.

16. Окисляемость – 4,5 мгО₂/л.

Общее количество бактерий в 1 литре – 3000.

Количество  кишечных палочек в 1 литре – 2900.

17. БПК₅ – 1,9 мг.

Состав  грунтов площадки: от 0,0 до 6,0 – гравий.

 

2. Выбор метода обработки воды и состава очистных сооружений 

    Метод обработки воды и состав сооружений устанавливаются в зависимости  от качества воды в источнике, от производительности станции, а также от требований к качеству воды потребителя согласно ГОСТ 2874-82 «Питьевая вода».

          Анализ исходной воды:

• мутность (взвешенные вещества) - 900мг/л;
• цветность - 180˚;
• расчетная производительность станции: Q_расч = 10120 м³/сут.

          В очищенной воде допускается содержание: мутность – 8–15 мг/л; цветность - 40˚. 

    В зависимости от исходных данных по СНиП /1/ табл.15 выбирается схема очистки воды: обработка воды с предварительным хлорированием, а так же с применением коагулянтов и флокулянтов. В состав основных сооружений входят: горизонтальные отстойники и скорые фильтры. 
 

    3. Определение расчетной  производительности  очистной станции 

    Полная  производительность водоочистной станции  определяется по формуле:

    

, м³/сут,

  где Q_{соб.нужд.} - расход воды на собственные нужды фильтровальной станции;

        Q_{полезн.} – полезная производительность (44000 м³/сут).

  

, м³/сут,

    где - коэффициент, учитывающий расход воды при выпуске осадка из отстойников или осветлителей, равный 0,015-0,03;

           - коэффициент, учитывающий расход воды на   промывку фильтров или котактных осветлителей, равный соответственно 0,03-0,05 и 0,08-0,1  (а более точно можно определить   расчётами   при   проектировании   фильтров или контактных осветлителей);

          - коэффициент, учитывающий расход воды на специальные методы обработки, равный 0,15.

    

, м³/сут

    

, м³/сут.

 

     4. Реагентное хозяйство 

    Доза  коагулянта определяется при обработке  цветных вод:

    

[1, п. 6.16];

     - цветность обрабатываемой воды, ;

    

.

    и при обработке мутных вод:

    В качестве коагулянта принимается  (сернокислый алюминий), доза которого (по безводному веществу) принимаем [1, п. 6.16, табл. 16].

    При недостаточной щелочности нужно искусственно подщелачивать воду известью (CaO):

    

[2, стр. 218];

    е_к - требуемое количество щелочи, на 1 мг/л вводимого , е_к =57 мг·экв/л;

    К_щ– эквивалентная масса извести, К_щ =28 мг·экв/л;

     - максимальная, в период подщелачивания, доза безводного коагулянта,

     - минимальная щелочность воды, ;

    

    Таким образом, подщелачивание воды не требуется, т.к. щелочность воды в водоеме достаточная.

    Доза флокулянта (в дополнение к дозам коагулянтов), применяемая для улучшения процесса хлопьеобразования, при вводе перед горизонтальным отстойником – безводный полиакриламид – при количестве взвешенных веществ, равным 900 мг/л [1, п. 6.17]. Флокулянты следует вводить в воду после коагулянта.

    Дозу хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) при предварительном хлорировании и для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для улучшения санитарного состояния сооружений следует принимать 3-10 мг/л.

    Реагенты  рекомендуется вводить за 1-3 мин  до ввода коагулянтов [1, п. 6.18].

 

     5. Расчет растворных и расходных баков 

    По  пункту 6.21 СНиП [1] принимаем концентрацию раствора коагулянта в растворных баках до 17% (для неочищенного), в расходных баках – до 12%. 

    Объем растворных баков (м³) рассчитывается по формуле:

    

    где q - полный расход обрабатываемой воды в м³/час,

    Д_к - максимальная доза безводного коагулянта в мг/м³,

    n - число часов, на   которое заготовляется раствор или суспензия,    величину   n следует принимать при производительности станции до   10 тыс. м³/сут.   n=12-24 часа, для станции   производительностью   10-50 тыс.   м³/сут.   - 8 - 12 час;   для станций  производительностью 50-100 тыс. м³/сут. - 6-8 час и для станций производительностью более 100 тыс. м³/сут. - 3 часа или непрерывную заготовку раствора.

    b_p - концентрация раствора коагулянта, принимается согласно п. 6.21 СНиП [1];

     - объёмный вес растворов коагулянтов  можно принимать равным 1 т/м³.

    

    По [1] количество растворных баков принимается  не менее 3-х. Емкость каждого бака составляет:

    

      Высота бака равна 1,5 м, а  площадь бака 1,32×1,32 м. 

    Объем расходных баков равен:

    

    b = 12% – концентрация раствора коагулянта в расходном баке.

     По [1] количество расходных баков принимается  не менее 2-х, из расчета 2 расходных бака на 1 растворный, т.е. 8 шт. Емкость каждого бака составляет W₁ ^расх.б.= 1,84 м³. Высота бака равна 1,5 м, а площадь бака 1,1×1,1 м. 
 

 

6. Расчет воздуходувок 

    Для улучшения процесса растворения  коагулянтов в баках предусматривается  перемешивание растворов с помощью подача сжатого воздуха от воздуходувок. Воздуходувки могут располагаться в одном помещении с расходными баками и насосами. Для подачи воздуха в растворные и расходные баки обычно применяются водокольцевые насосы-воздуходувки типа ВК. Интенсивность подачи сжатого воздуха для растворения коагулянта I = 8-10 л/с, для его перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации I = 3-5 л/с.

    Производительность  воздуходувок определяется по формуле:  

    

    где i_i - интенсивность подачи воздуха в баки с реагентами, л/с*м²; F_i - площадь в плане баков с реагентами [3, стр.146].

    Расчетный расход воздуха равен:

        - для растворных баков:  Q_в^р.б. = F*I *n = 1,73·10·4 = 69,2 л/с.

        - для расходных баков:    Q_в^расх.б. =  F*I*n = 1,23·5·8=49,2 л/с. 

          Полный расход воздуха:

    Q_полн = Q_возд.р+ Q_возд = 69,2+49,2=118,4 л/с =7,1 м³/мин.

          Устанавливается две  воздуходувки (1 рабочая, 1 резервная) марки  ВК-12:

    производительность  – 10,4 м³/мин;

    мощность  эл.двигателя – 22,0 кВт;

    габариты:         длина – 1840 мм;

                             ширина – 780 мм;

                             высота – 1750 мм; 

    Для перекачки и дозирования реагентов  целесообразно применять  насосы-дозаторы. Наиболее распространены плунжерные насосы-дозаторы типа НД, предназначенные для перекачки  чистых жидкостей и неабразивных суспензий с концентрацией твердой фазы до 10 % по массе.

    Подача  насосов регулируется от нуля до максимума, путем изменения длины хода плунжера.

    Производительность  насоса определяется по формуле:

    Q_н-д. = W / n = 14,73 / 12 = 1,23 м³/час = 1230 л/час

    W – объем расходного бака;

    n – время, на которое заготавливают  раствор коагулянта, n = 12 часов.

    Принимается насос-дозатор марки НД-1600/10:

производительность  - 1600 л/ч;

основные  размеры:   длина – 965 мм;

                                   ширина – 350 мм;

                                  высота – 840 мм;

масса агрегата – 239 кг.

    Принимаем 2 рабочих и 1 резервный насосы.

 

     7. Склад реагентов 

    Склады  реагентов проектируются для  «сухого» и «мокрого» хранения согласно СНиП п. 6.202 – 6. 210. Они должны вмещать 30-суточный запас реагента, рассчитанный на период максимального потребления реагентов. Принимается «сухое» хранение. Площадь складов определяется с учётом высоты слоя коагулянта согласно п. 6.204 СНиП. Высота слоя коагулянта принимается 2 м.

    Площадь склада определяется по формуле:

    

 где

    Q_сут – полная производительность очистной станции, м³/сут.

    Д_к – расчётная доза коагулянта по максимальной потребности, г/м³.

    Т – продолжительность хранения коагулянта = 30 суток.

    1,15 – коэффициент учёта дополнительной площади проходов на складе.

    р_с – содержание безводного продукта в коагулянте, %.

    G₀ – объёмная масса коагулянта при загрузке склада = 1,1 т/м³.

    h_k – допустимая высота слоя коагулянта, м.

     размеры в плане 12,85×12,85 м.

    Склад реагентов размещается вблизи со зданием смесителей и реагентов.

      Определим суточный расход коагулянта.

    

т/сут

    количество  коагулянта с учетом 30-суточного  запаса 315 т. 
 

    8. Смесительные устройства 

    Смесители служат для равномерного распределения реагентов в обрабатываемой воде, принимается не менее двух смесителей. Смешение осуществляется в течении 2 минут. Обрабатываемая вода подводится в нижнюю часть смесителя с входной скоростью 1,2-1,5 м/с.Принимается вертикальный (вихревой) смеситель. Вертикальный смеситель может быть применен на водоочистных станциях средней и большой производительности при условии, что на один смеситель будет приходится расход воды не свыше 1200-1500 м³/ч. Расчетный расход воды q =2255 м³/ч. Принимаем 2 рабочих смесителя с расходом 1127,5 м³/ч каждый.

    Площадь горизонтального сечения в верхней  части смесителя определяется по формуле:

    F_в = q / v_в = 1127,5/144 = 7,8 м²

    v_в = 40 мм/с = 144 м/ч – скорость восходящего движения воды, принимается по [1].

    Принимается смеситель круглого сечения в  плане:

    

    Размер  входного отверстия принимается  в зависимости от диаметра подводящего  трубоповода при скорости входа воды в смеситель v_вх=1,2-1,5 м/с:

    

    Нижняя часть смесителя устраивается в виде конического вертикального диффузора с углом между наклонными стенками 30-45˚. Высота нижней части смесителя равна:

    

    Объем нижней части смесителя определяется по формуле:

    

    Полный объем смесителя равен при продолжительности пребывания воды в смесителе t=1,5-2 мин:

    

    Необходимый объем верхней части смесителя  равен:

    

    Высота  верхней части равна:

    

    Общая высота смесителя равна:

    

    Сбор  воды осуществляется в верхней части  смесителя через сборные дырчатые трубопроводы. Скорость движения воды в лотке V_л, принимается 0,6 м/с.  
 

 
9. Расчёт входной  камеры 

    Устройство  входной камеры необходимо для того, чтобы исключить попадание в распределительную систему и зернистую загрузку контактного осветлителя водорослей и крупной взвеси.

    Объём входной камеры:

    

    t=2 мин. – продолжительность пребывания  воды во входной камере.

    Принимается две входные камеры глубиной 3м, площадью каждой:

    

    Размеры в плане 5×5 м.

    В камерах устанавливаются вертикальные сетки с отверстиями 2-4 мм. При  скорости прохода воды через сетки 0,25 м/с. (рекомендуемая 0,2-0,3 м/с).

    Рабочая площадь сеток:

    

    Входная камера оборудуется устройством  для промывки сеток, спускной и переливной трубами. Нижняя часть камеры имеет  наклонные стенки под углами 50°  к горизонту.

    Высота  конической камеры:

    

    Полная  высота камеры:

    H=h+h_кон=3+3=6 м. 

    

 
10. Камеры хлопьеобразования 

    Расчет  перегородчатой КХО с горизонтальной циркуляцией воды.

    Такие камеры применяются для водоочистных станций с  горизонтальными отстойниками при производительности не менее 40-45 тыс. м³/сут. Расход поступавший на КХО равен q/3=2255/3=751,7 м³/ч, т.к. принимаем 3 КХО.

    Объем КХО определяется по формуле:

    

    где q - расчетный расход воды, м³/ч; t - время пребывания воды в камере, мин.

    Площадь камеры в плане определяется по формуле:

    

    где H - высота КХО, обычно принимается равной 2-3м.

    Ширина  коридора камеры определяется по формуле:

    

    где V - скорость движения воды в камере, принимаемая равной 0,2-0,3 м/с; Н - высота КХО, м; b - ширина коридора, должна быть не менее 0,7 м, поэтому принимаем b=0,7м.

    Необходимое число коридоров определяется по формуле:

    

    где L - длина камеры (м), принимаем L=9м (исходя из площади); - толщина железобетонных стенок камеры, равная 0,18 м.

    Количество  поворотов потока m будет на единицу меньше числа коридоров n и должно быть в пределах m = 8-10, в нашем случае m=10.

    Ширина  КХО в плане, т.е. длина каждого  коридора камеры определяется по формуле:

    

    Потери  напора в камере определяются по формуле:

    

    где V - скорость движения воды в камере, м/сек; m - число поворотов потока воды в камере.

      

 

     11. Расчёт горизонтального отстойника 

    Горизонтальный  отстойник - прямоугольный, вытянутый в  направлении движения воды резервуар, в котором осветляемая вода вдоль отстойника движется в направлении, близком к горизонтальному. Различают одно- и двухэтажные  горизонтальные отстойники. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при  мутности до 1500 мг/л и цветности до 120 град обрабатываемой воды и при пропускной  способности водоочистного комплекса свыше 30 тыс. м³/сут.

    Суммарная площадь F горизонтальных отстойников  определяется по формуле:

    

    где q - расчетный расход воды, м³/ч; U₀ - скорость выпадения взвеси, задерживаемой отстойником (гидравлическая крупность), мм/с. При отсутствии данных лабораторных исследований она принимается по табл. 18 [1], - коэффициент объемного использования отстойников, принимаемый равным 1,3.

    Длина отстойника L определяется по формуле:

    

    где Н_ср - средняя высота зоны осаждения, принимаемая равной 3-3,5 м в зависимости от высотной схемы станции; v_ср - расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, принимаемая равной 6-8, 7-10 и 9-12 мм/с соответственно для вод маломутных, средней мутности и мутных.

    Ширина  отстойника B₀ равна длине КХО: B₀=9м, тогда площадь каждого отстойника будет равна:

    

 

    Необходимое количество отстойников:

    

,

    Ширину  одной секции отстойника принимаем  b=3м, в соответствии с п. 6.68. СНиП [1] она должна быть не более 6м.

    Количество  секций определяется по формуле:

    

    Принимаем 3 трехсекционных горизонтальных отстойника с шириной секции 3м.

    Сбор  осветленной воды производят системой горизонтально расположенных труб или желобов с затопленными отверстиями  или треугольными водосливами. Скорость движения осветленной воды в конце  желобов и труб принимают 0,6-0,8 м/с, в отверстиях - 1 м/с. Отверстия в желобе располагают на 5-8 см выше дна желоба, а в трубах -  горизонтальных по оси. Расстояние между осями труб или желобов принимают не более 3 м.

    Удаление  осадка из отстойника рекомендуется производить гидравлическим  способом, по возможности без выключения отстойника из работы. Средняя концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в отстойник, ориентировочно определяется по формуле:

    

    где М - количество взвешенных веществ в исходной воде, мг/л; к - переводной коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия равным 0,55, для неочищенного - 1,2 для хлорного железа - 0,7; D_к - доза коагулянта по безводному продукту, мг/л; Ц - цветность исходной воды в градусах; В_u - количество нерастворимых в воде взвешенных веществ, вносимых вместе с известью, мг/л; величина В_u определяется по формуле: